[发明专利]一种超宽带两位移相器

说明书

本发明公开了一种超宽带两位移相器。该两位移相器包括有源巴伦、第一～第三差分放大器、开关矩阵、RC正交网络和单刀双掷开关，其中有源巴伦接收单端信号，将单端信号转换为双端信号，分别连接至第一差分放大器的两个输入端；第一差分放大器对接收到的两路信号进行波形整形和增益补偿，并通过开关矩阵选择不同的支路以实现180°的相移；双端信号经开关矩阵并通过级联RC正交网络产生正交信号，RC正交网络的后级分别级联第二、第三差分放大器；单刀双掷开关选择第二、第三差分放大器不同的支路，产生90°相移步进量，从而实现90°、180°、270°三种移相量。本发明具有超宽带、移相精度高、幅度平衡性好、控制方式简单、集成度高的优点。

技术领域

本发明属于微电子与固体电子学的射频微波集成电路技术，特别是一种超宽带两位移相器。

背景技术

移相器是现代天线相控阵及微波通讯系统的中的关键元件，用于控制微波信号的相位变化，从而控制天线的波束扫描，实现对目标的搜索及跟踪。移相器的体积大小、移相精度、成本、工作温度、批量生产能力都直接关系到整个相控阵雷达的性能，其带宽代表了收发系统的总体带宽瓶颈。

目前单片集成移相器电路主要有传输线型、反射型以及基于磁耦合的全通网络型。传输线型移相器通常工作带宽较窄，为了拓展带宽，一般采用多级串联的方式，这样会增大电路的面积，增加电路的损耗，而且带宽难以达到9个倍频程。反射型移相器可以拓展带宽，但受限于四分之一波长线，电路面积也比较大，不利于芯片小型化。基于磁耦合的全通网络型移相器的工作带宽虽可以达到多个倍频程，但实现的相移量有限。

发明内容

本发明的目的在于提供一种移相精度高、幅度平衡性好、控制方式简单、集成度高的超宽带两位移相器。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种超宽带两位移相器，包括有源巴伦、第一～第三差分放大器、开关矩阵、RC正交网络和单刀双掷开关，其中：

所述有源巴伦接收单端信号，将单端信号转换为双端信号，两路输出端采用不对称结构，输出的两路信号分别连接至第一差分放大器的两个输入端；

所述第一差分放大器对接收到的两路信号进行波形整形和增益补偿，并通过开关矩阵选择不同的支路以实现180°的相移；

所述双端信号通过级联RC正交网络产生正交信号，RC正交网络的后级分别级联第二、第三差分放大器；

所述单刀双掷开关选择第二、第三差分放大器不同的支路，产生90°相移步进量，从而实现90°、180°、270°三种移相量。

进一步地，所述单端信号通过输入匹配网络传输至有源巴伦。

进一步地，所述输入匹配网络包括第九串联电容、第九并联电感、第十串联电感和第五并联电阻；输入匹配网络的输入端至输出端顺次串联第九串联电容、第九并联电感，第九串联电容、第九并联电感的公共端通过第十串联电感接地；输入匹配网络的输出端一方面通过第五并联电阻接地，另一方面接入有源巴伦的输入端。

进一步地，所述有源巴伦包括第十一电感、第一电阻、第一晶体管、第二晶体管、第一电容、第二电容、第一电感和第二电感；

所述第一晶体管和第二晶体管的源极相连，公共端串联第一电阻和第十一电感到地；第一晶体管的栅极与匹配网络的输出端相连，第二晶体管的栅极接地；第一晶体管的漏极串联第一电容、第一电感后作为有源巴伦的第一差分输出端口，第二晶体管的漏极分别串联第二电容、第二电感后作为有源巴伦的第二差分输出端口。

进一步地，所述第一差分放大器包括第三晶体管、第四晶体管、第三电容、第四电容、第三电感、第四电感、第二电阻和第十二电感；

有源巴伦的第一差分输出端口连接到第一差分放大器的第三晶体管栅极，第二差分输出端口连接到第一差分放大器的第四晶体管栅极；